三相异步电动机缺相运行电流的探讨

目录【摘要】.............................................................1【关键词】...........................................................11.缺相运行电流的类别.................................................21.1外部的供电回路导致的缺相.........................................21.1.1定子的Y接法导致的缺相的运行...................................21.1.2利用Δ接法导致的缺相的运行.....................................21.1.3转子的缺相运行.................................................31.2电动机内部因为绕组造成缺相运行...................................31.2.1Y接法中一相相绕组出现了断线...................................31.2.2Δ接法中一相相绕组中出现了断线现象.............................31.2.3Δ接法中一两相相绕组中出现了断线现象...........................41.2.4电动机内部的转子绕组断线导致的缺相.............................42.缺相运行时影响电流大小的原因分析..................................42.1所处电压与电机的负载率...........................................42.2电动机的负载所具有的一些特性.....................................53.总结..............................................................5【参考文献】.........................................................61【摘要】目前，我国工业生产制造业发展迅速，其中三相异步电动机在整个生产机械系统中应用得较为广泛，起着十分重要的作用。然后，在三相异步电动机的实际运转过程中，会出现一些或大或小的问题，从而影响其正常地运转，阻碍了工业生产的顺利进行。其中，三相异步电动机在运行中的缺相故障尤为常见，需要在对电动机的故障检修与维护中进行重点控制。本文根据工厂的实际生产，运用电力拖动的基本原理，简要分析了三相异步电动机在出现缺相故障时影响电流大小的相关因素，希望能够为读者提供一些帮助。【关键词】三相异步电动机；缺相运行；电流大小；相关因素2三相异步电动机缺相运行电流的探讨当三相异步电动机长时间处于低压运行状态时，就很容易引起缺相故障。然而，现有的教材以及专业电动机维修书籍上面在对电流变化进行描述时显得过于笼统，并没有进行给出详细的数据以及具体的技术分析。曾有学者通过研究认为：当电动机处于缺相运行状态时，电动机处于负载或空载电流，通常情况下电流值比正常状态时搞√3倍。①而笔者对该观点存在些许的不认同之处，这个观点并没有全面地分析到三相异步电动机缺相运行时电流的变化情况，因为在运行状态的不同情况下其电流变化是有所差别的。三相异步电动机出现缺相运行故障，一般可以分为两种，即是电机内部绕组断开缺相和外部供电回路缺相等。通常所说的缺相即是指供电回路缺相。现对这两种情况进行简要分析与讨论。1.缺相运行电流的类别1.1外部的供电回路导致的缺相1.1.1定子的Y接法导致的缺相的运行一般情况下，在利用Y接法运行定子时，有可能是一相绕组出现了断线，也有可能是一相的电源线出现了断线，最终的结果都一样，那就是剩下的两相的绕组和单相的电压是串联在一起的。通常来说，在电流值没有超过额定电流值时，利用Y接法进行缺相运行时，电动机的功率只有三相运行的58%左右，这个时候，如果带有负荷的电机突然出现了缺相运行，那么就会导致电动机的转速出现下降，并且就会使得负载的功率大部分都集中在绕组上面，从而使得电流值不断增大，最大能够达到正常情况下的3倍，这个时候最容易对电动机造成损耗②.Y接法的定子缺相运行可以参照下图1.1：图1.11.1.2利用Δ接法导致的缺相的运行在利用这种方法之后运行定子时，如果出现了一相的电源线断线了，那么三相中的两相的绕组就会串联起来，并且会与第三相并联接在电源的电压之下。我们把前两相当做电流支路Ⅰ,①李焦明.三相异步电动机缺相运行电流的探讨[J].新世纪水泥导报,2006,01:40-42.②徐立军.三相异步电动机缺相运行及其保护[J].安徽科技学院学报,2007,05:26-29.3第三相称为支路Ⅱ，因为在一般情况下，支路Ⅱ中允许通过的电流值只有额定电流值的1/3并且依照相对应的并联电路中电路与电压值的工作原理，在前面的支路Ⅰ中，允许通过的电流值是与自身的电阻值呈现反比例关系的，也就是说只有额定电流值的321倍③，在这个时候，电动机允许输入的电流值也就是两条支路的电流值之和，也就是23乘以额定电流值④。这个时候我们可以看到，在两条支路电流的总和不能超过额定电流值的条件下，利用这种Δ接法而运行的定子，当三相中的一相出现了电源线的断线情况时，电动机在这种缺相的情况下运行的功率只有正常情况下的一半。如果电动机还带有一定的负载时，突然出现了缺相运行，电机的转速就会出现一定程度的下降，这个时候电流值就是正常电流值的32倍⑤，很明显，这个时候的电动机也是在超负荷的运行，极容易导致电动机的损坏。1.1.3转子的缺相运行如果说异步电动机的转子外部的供电回路中出现了一相断线的情况时，Y接法的运行的转子就变成了单相的电路，磁势也就变成了单相脉振的类别。依照相关的双磁场旋转原理，磁势可以被分解为方向相反，但是磁势幅度值相同的两个部分，这就使得转子上面产生了两个大小相同但是方向相反的磁势。正是由于这种反方向旋转的转子的存在，导致定子上面产生了一层额外附加的电流。这个时候我们通过电流电压值原理计算可以得到，这个附加的电流值的频率与定子的电流值频率非常接近，也就是说，如果这两部分的电流值合为一体，那么就会出现一个“浪涌”一般的电流，就会导致电动机在运行的时候会发出低频率的噪声，对机器造成损坏。1.2电动机内部因为绕组造成缺相运行1.2.1Y接法中一相相绕组出现了断线对这类缺相问题所采用的分析方法与前面提到的外部回路导致的缺相所采用的方法是一致的。1.2.2Δ接法中一相相绕组中出现了断线现象利用这种接法进行定子的运行时，我们可以很清楚的发现，一旦一相相绕组出现了断线情况，那么电动机中一相的相电流值为0，剩下的两相的相电流就会有相差120电角度的电流值存在。如果说，我们保证电流值不会超过额定的电流值，那么利用这种接法，定子在缺相运行的情况下，电动机的运行功率只有三相运行时的2/3，同样的，带有一定负载的电动机在这种情况下运行时，转速就会降低，电流值也会增大到正常情况下的1.5倍，对电动机的运行造成极大的影响。③施生才.三相异步电动机缺相运行几种保护[J].煤矿机械,2008,01:156-158.④王烈准.三相异步电动机缺相起动及运行的探讨[J].宿州学院学报,2008,01:118-120.⑤刘勇.三相异步电动机缺相运行故障的分析[J].西南科技大学高教研究,2002,03:85-86.41.2.3Δ接法中一两相相绕组中出现了断线现象这种情况下，就只有一相的相绕组处在正常工作的状态，每相的相绕组中允许通过的电流值就只有额定电流值的31。这个时候，在总的电流值没有超过额定电流值的条件下，在缺两相的情况下，电动机运行的功率只有正常功率的三分之一。如果电动机带有一定的负载，那么就势必会造成转速的降低，负载情况下的功率几乎全部都是由一相的相绕组承担，也就是说，在这种缺相运行的情况下，电流值达到了正常电流值的3倍，电动机也就是处于一个负载的工作状态⑥。1.2.4电动机内部的转子绕组断线导致的缺相这种情况在实际的工作中还是属于比较常见的那种类型，异步电动机内部的转子本来就是一个三相的电路，每一根导体都可以被视为一相，在运行的时候，不管是哪种类型的转子都会产生一个高速旋转的磁势⑦。这个时候异步电动机内部的转子绕组出现了断线时，分析方法与前面的转子断线基本相同，可以发现，这种情况下，定子的电流表会周期性的摆动，并且转速也不会出现下降，电动机振动的幅度也会相应的增大。2.缺相运行时影响电流大小的原因分析2.1所处电压与电机的负载率就实际的工作经验来说，电网的电压高低在很大程度上会影响到异步电动机在缺相运行时电流值的大小。具体来说就是，三相异步电动机的定子是可以在额定电压的95%-110%的范围内运行的，一系列的测试数据显示，如果电动机的输出功率是处在一个额定的功率，那么定子的电压一旦超过了额定电压的7%，那么就会导致Y系列的电动机的定子的电流值下降5%左右，当功率只有额定功率的70%时，同样的情况下，电流值就会下降超过四分之一。大部分情况下，实际生产中所使用的电动机的功率只有额定的55%左右⑧，这个时候，异步电动机的电压值就会在很大程度上影响到缺相运行时的具体电流值，并且我们可以知道，电网的电压直接影响了电动机的运行电压。在利用Δ接法运行的定子，异步电动机的功率只有正常值的70%左右，也就是说，三相运行的电流值只有额定值的四分之三，一旦定子两端的电压超过了额定值的7%之后，一相的相绕组如果出现了断线的情况，电流值就只有额定值的65%左右。并且需要注意的就是，在利用这种接法缺相运行定子时，我们可以看到电流表的数值没有超过额定的数值，但是一旦三相的相绕组中所通过的电流值超过了允许的数值（也就是上面计算得出的额定电流值的31）时，异步电动机就处于了一个负载的运行状态。通过前面的分析我们可以知道，利用Δ接法运行定子时，正常状态，各相的电流值都是各自的绕组内部电流值3倍，那么如果在电动机出现故障的时候，可以分别测试各个支路的电流值来检测到底是哪条支路出现了问⑥殷国忠.浅析三相异步电动机缺相运行的危害及保护方案[J].中国井矿盐,2002,05:40-42.⑦陈毅朋.三相异步电动机缺相运行现象的分析[J].建材技术与应用,2002,06:26-27.⑧雷俊科,王等趁.三相异步电动机缺相运行分析及保护电路[J].西安科技学院学报,2001,03:252-254.5题。2.2电动机的负载所具有的一些特性我们在前面所提到的电动机的父子都是在恒定功率下所具有的，也就是说，不管电动机是否出现了缺相，电动机的功率总是处于一个恒定的状态。但是在实际的工作中却不是这样的，一旦出现了缺相运行的情况，电动机的转速就会有一定程度的下降，最终就会导致电动机的功率也会相应的下降。对于离心类别的负载，因为电动机的转速是与功率呈正比例关系的，也就是说，转速的下降会很明显的降低电动机的输出功率。经过一系列的数据测试之后，我们可以发现，如果说异步电动机的转速下降了超过了5%时，输出的功率就会降低超过10%，影响程度不可谓不大⑨。从这里我们可以看到，异步电动机自身所具有的一些机械类别的特性与电动机缺相运行时的电流值大小有着十分密切的关系。3.总结对于三相异步电动机来说，正常情况下利用Y接法运行定子时，不管是出现了一相的绕组断线，还是出现了一相的电源线断线了，最终的结果都是一样的，那就是导致缺相运行时电动机的电流值达到了正常状态的3倍。同样的，在利用Δ接法正常运行定子时，如果出现了某一相的电源线的断线，那么就会导致每相的相绕组中所通过的电流值达到了正常电流值的2倍，与此同时，电流表中所显示出来数值也达到了正常情况的2倍；如果在这种接法的情况下，出现了某一相的绕组断线，那么就会导致这一相的电流值达到了正常情况的1